RU2342967C1 - Method of solution concentration and multicase evaporating installation for its realization - Google Patents

Method of solution concentration and multicase evaporating installation for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2342967C1
RU2342967C1 RU2007110287/15A RU2007110287A RU2342967C1 RU 2342967 C1 RU2342967 C1 RU 2342967C1 RU 2007110287/15 A RU2007110287/15 A RU 2007110287/15A RU 2007110287 A RU2007110287 A RU 2007110287A RU 2342967 C1 RU2342967 C1 RU 2342967C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
steam
evaporator
evaporators
along
Prior art date
Application number
RU2007110287/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007110287A (en
Inventor
Валерий Александрович Никулин (RU)
Валерий Александрович Никулин
Валентин Лазаревич Подберезный (RU)
Валентин Лазаревич Подберезный
Леон Игнатьевич Трофимов (RU)
Леон Игнатьевич Трофимов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Машпром" (ЗАО НПП "Машпром")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Машпром" (ЗАО НПП "Машпром") filed Critical Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Машпром" (ЗАО НПП "Машпром")
Priority to RU2007110287/15A priority Critical patent/RU2342967C1/en
Publication of RU2007110287A publication Critical patent/RU2007110287A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2342967C1 publication Critical patent/RU2342967C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

FIELD: mechanics; technological processes.
SUBSTANCE: method of a solution concentration in multicase evaporating installation consists in transmission of a concentrated solution through the evaporating devices warmed with fresh and secondary steam, and an initial solution give to the first or last on a course of steam the evaporating device, and the concentrated solution assign, accordingly, from last or first evaporating device. The new thing in the method is that the initial solution arriving on concentration, is disjoint on two streams and the second stream, accordingly, to the second or penultimate on steam course evaporating devices, and from evaporating devices to which the initial solution is given, disjointed streams of a concentrated solution direct to other devices, bypassing every second solution on a course of the evaporating device, and a stream of the concentrated solution output in addition from penultimate or from steam of evaporating devices second for a course. Multicase evaporating installation consists of the pipeline of fresh steam, from the evaporating devices containing branch pipes for a supply and an output of the concentrated solution, heating chambers and separators. The new thing in the installation is that the pipeline of an initial solution is connected in addition to a branch pipe of supply of a solution in the second or penultimate on steam course evaporating devices, the pipeline of the concentrated solution is connected in addition, accordingly, to a branch pipe of an output of a solution from steam of evaporating devices penultimate or second for a course, and each of evaporating devices to whom the pipeline of an initial solution is connected, is connected to other evaporating devices pipelines of an overflow of the solution, passing bypassing every second solution on a course of the evaporating device.
EFFECT: reduction of expenditure of fresh steam, reduction of dimensions of evaporating devices and expenditures for evaporation process.
6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к технике выпаривания промышленных растворов и может быть использовано в химической промышленности и в глиноземном производстве, а также в других отраслях техники, где осуществляется концентрирование растворов выпариванием в поверхностных выпарных аппаратах, например в выпарных аппаратах с падающей пленкой.The invention relates to techniques for the evaporation of industrial solutions and can be used in the chemical industry and in alumina production, as well as in other branches of technology where solutions are concentrated by evaporation in surface evaporators, for example, falling film evaporators.

Известно, что в зависимости от свойств растворов и производственных условий выпаривание растворов обычно выполняется в многокорпусных противоточных и прямоточных выпарных установках, представляющих собой соединенные последовательно выпарные аппараты (корпуса). В прямоточных установках вторичный пар и выпариваемый раствор переходят из корпуса в корпус в одном и том же направлении, а в противоточных - вторичный пар и раствор двигаются по корпусам в противоположных направлениях. При противоточном выпаривании исходный раствор направляют в последний по ходу пара выпарной аппарат, а концентрированный раствор отводят из первого. В случае прямоточного концентрирования исходный раствор подводят в первый корпус и концентрированный раствор выводят из последнего. При этом свежий греющий пар поступает в первый по ходу пара выпарной аппарат, а вторичный пар последнего корпуса направляется для конденсации в концевой конденсатор. Значительно реже как менее экономичные практически используются другие способы выпаривания (схемы движения потоков), например, при параллельной подаче раствора в корпуса (см., например, кн.: Колач Т.А., Радун Д.В. «Выпарные станции». M. 1963. С.148. Рис.68, а, б, в).It is known that, depending on the properties of the solutions and production conditions, the evaporation of solutions is usually carried out in multi-case countercurrent and direct-flow evaporators, which are series-connected evaporators (cases). In direct-flow installations, the secondary steam and the evaporated solution pass from the housing to the housing in the same direction, and in counter-flow installations, the secondary steam and solution move along the bodies in opposite directions. In countercurrent evaporation, the initial solution is sent to the last evaporation apparatus along the steam, and the concentrated solution is withdrawn from the first. In the case of direct-flow concentration, the initial solution is introduced into the first body and the concentrated solution is removed from the latter. In this case, fresh heating steam enters the first evaporator along the steam, and the secondary steam of the last housing is sent for condensation to the end condenser. Significantly less often as less economical, other evaporation methods (flow patterns) are practically used, for example, when the solution is supplied in parallel to the housings (see, for example, the book: Kolach TA, Radun DV “Evaporation stations”. M 1963. P.148. Fig. 68, a, b, c).

Из рассмотренных способов по достигаемому положительному эффекту, по простоте, по тепловой экономичности и по экономии капитальных затрат к заявляемым техническим решениям наиболее близки противоточный и прямоточный способы концентрирования и, соответственно, противоточная и прямоточная многокорпусные выпарные установки. Эти способы и устройства приняты нами в качестве прототипов.Of the methods considered, in terms of the achieved positive effect, in simplicity, in terms of thermal efficiency, and in saving capital costs, the claimed technical solutions are closest to the counter-current and direct-flow methods of concentration and, accordingly, counter-current and direct-flow multi-case evaporators. These methods and devices have been adopted by us as prototypes.

Характерный признак осуществления процесса концентрирования раствора выпариванием с использованием указанных известных способов заключается в том, что концентрируемый раствор перетекает (передают) последовательно через все выпарные аппараты, обогреваемые свежим греющим паром, поступающим извне, например из котельной, и вторичными парами, образующимися в выпарных аппаратах в процессе выпаривания.A characteristic feature of the process of concentrating the solution by evaporation using the above known methods is that the concentrate solution flows (passes) sequentially through all evaporators heated by fresh heating steam coming from outside, for example from a boiler room, and secondary vapors formed in evaporators in evaporation process.

В общем случае основная часть тепла, поступающего в любой выпарной аппарат и выпарную установку, расходуется на осуществление основного технологического процесса - на кипение раствора, сопровождающееся удалением из него растворителя - воды, т.е. это полезно затрачиваемое тепло, используемое по прямому технологическому назначению. Вторая существенная доля тепла, поступающего в выпарную установку, используется для осуществления подготовительного (вспомогательного) процесса - для подогрева раствора, поступающего на выпаривание, до температуры кипения. При нагреве непосредственного испарения воды из раствора не происходит, следовательно, основное технологическое предназначение не выполняется и эти затраты тепла непроизводительны. Соотношение указанных составляющих затрат тепла определяет тепловую эффективность процесса выпаривания в целом, т.е. совершенство реализуемого способа концентрирования выпариванием или выпарной установки. Сокращение затрат на нагрев раствора является одним из действенных путей повышения экономичности выпарных установок.In the general case, the main part of the heat entering any evaporator and evaporator is spent on the implementation of the main technological process — the boiling of the solution, which is accompanied by the removal of the solvent — water, i.e. it is a useful heat used for its direct technological purpose. The second significant fraction of the heat entering the evaporator is used to carry out the preparatory (auxiliary) process - to heat the solution supplied to the evaporation to the boiling point. When heating, direct evaporation of water from the solution does not occur, therefore, the main technological purpose is not fulfilled and these heat costs are unproductive. The ratio of these components of the heat consumption determines the thermal efficiency of the evaporation process as a whole, i.e. the perfection of the implemented method of concentration by evaporation or evaporator. Reducing the cost of heating the solution is one of the effective ways to increase the efficiency of evaporation plants.

Недостаток известных способов концентрирования выпариванием и выпарных установок, принятых за прототип, заключается в повышенных затратах тепла на нагрев раствора. В наиболее значительной степени на тепловую экономичность и совершенство выпарных установок влияют повышенные затраты тепла на нагрев раствора в первом корпусе выпарных установок, в который поступает свежий греющий пар из внешнего источника, имеющий повышенные энергетические параметры и, соответственно, стоимость. Эти непроизводительные затраты тепла являются весьма существенными для тепловой экономичности выпарных установок.A disadvantage of the known methods of concentration by evaporation and evaporation plants, adopted as a prototype, is the increased cost of heat to heat the solution. To a large extent, the heat efficiency and perfection of evaporator plants is affected by increased heat consumption for heating the solution in the first case of evaporator plants, into which fresh heating steam is supplied from an external source, which has increased energy parameters and, accordingly, cost. These unproductive heat costs are very significant for the thermal efficiency of evaporation plants.

Кроме того, повышенный расход тепла на нагрев раствора обусловливает снижение потенциала вторичного пара, образующегося в первом корпусе, что снижает эффективность работы последующих выпарных аппаратов. Применение для нагрева раствора, поступающего в первый корпус обычно используемого кожухотрубного теплообменника, обогреваемого вторичным паром этого корпуса, вследствие затрат потенциала пара на обеспечение температурного напора, потерь потенциала пара на температурную депрессию раствора и в паропроводе, не позволяет обеспечить температуру этого раствора на выходе, близкой к температуре кипения. В этих условиях для достижения температуры кипения к раствору необходимы дополнительный подвод тепла свежего пара, подаваемого извне, и размещение на подводящем растворном трубопроводе дополнительного подогревателя, обогреваемого свежим паром, что неизбежно ведет к увеличению расхода свежего пара и капитальных затрат.In addition, the increased heat consumption for heating the solution leads to a decrease in the potential of the secondary vapor generated in the first housing, which reduces the efficiency of subsequent evaporators. The use of a commonly used shell-and-tube heat exchanger for heating the solution entering the first casing, which is heated by the secondary steam of this casing, due to the steam potential’s expenditures for providing the temperature head, the steam potential’s losses to the temperature depression of the solution and in the steam conduit, does not allow the outlet temperature to be close to to boiling point. Under these conditions, to achieve the boiling point of the solution, an additional supply of heat of fresh steam supplied from the outside and the placement of an additional heater heated by fresh steam on the supply solution pipe are necessary, which inevitably leads to an increase in the consumption of fresh steam and capital costs.

Предлагаемые изобретения - способ концентрирования и многокорпусная выпарная установка - имеют своей целью устранить указанные недостатки и тем самым уменьшить затраты тепла на осуществление процесса выпаривания.The proposed inventions - the method of concentration and multihull evaporator - are aimed at eliminating these disadvantages and thereby reduce the cost of heat for the implementation of the evaporation process.

Как и способы-прототипы, заявляемый способ концентрирования раствора в многокорпусной выпарной установке, состоящей из выпарных аппаратов, соединенных последовательно паропроводами так, что вторичный пар одного аппарата служит греющим паром для последующего, причем в первый по ходу пара выпарной аппарат греющий пар подается извне, а вторичный пар из последнего аппарата отводится для конденсации в концевой конденсатор, заключается в передаче (т.е. в перетоке) концентрируемого раствора через выпарные аппараты, обогреваемые свежим и вторичными парами, образующимися в выпарных аппаратах в процессе выпаривания, причем исходный раствор подают в первый или последний по ходу пара выпарной аппарат, а концентрированный раствор отводят, соответственно, из последнего или первого выпарного аппарата.Like the prototype methods, the inventive method for concentrating a solution in a multi-case evaporator installation consisting of evaporators connected in series by steam pipelines so that the secondary steam of one device serves as heating steam for the subsequent one, and the heating steam is supplied from the outside to the first evaporator along the steam, and the secondary steam from the last apparatus is diverted for condensation to the end condenser, consists in the transfer (i.e., in the overflow) of the concentrated solution through evaporators heated with fresh and second egg vapors formed in evaporators during the evaporation process, the initial solution being supplied to the first or last evaporator apparatus along the steam, and the concentrated solution is removed, respectively, from the last or first evaporation apparatus.

Согласно изобретению новый технический результат при реализации заявляемого способа достигается за счет того, что исходный раствор, поступающий на концентрирование, разделяют на два потока и второй поток направляют, соответственно, во второй или предпоследний по ходу пара выпарные аппараты, из выпарных аппаратов, в которые подан исходный раствор, разделенные потоки концентрируемого раствора направляют по установке в другие аппараты, обходя каждый второй по ходу раствора аппарат, а потоки концентрированного раствора дополнительно выводят из предпоследнего или из второго по ходу пара выпарных аппаратов.According to the invention, a new technical result in the implementation of the proposed method is achieved due to the fact that the initial solution supplied to concentration is divided into two streams and the second stream is sent, respectively, to the second or last but one along the steam evaporators, from the evaporators to which the initial solution, the separated streams of the concentrated solution are directed through the installation to other devices, bypassing the apparatus every second along the course of the solution, and the flows of the concentrated solution are additionally removed DYT from the next or from the second pair along the evaporators.

Кроме того, заявляемый способ, реализуемый при прямоточном движении вторичного пара и раствора, когда исходный раствор подают в первый по ходу пара выпарной аппарат, может отличаться тем, что из предпоследнего по ходу пара выпарного аппарата раствор направляют в последний выпарной аппарат.In addition, the inventive method, which is implemented in the direct-flow movement of the secondary steam and the solution, when the initial solution is supplied to the first evaporator apparatus along the steam, may differ in that the solution is sent to the last evaporator from the penultimate along the evaporator apparatus.

Кроме того, заявляемый способ, реализуемый при противоточном движении вторичного пара и раствора, когда исходный раствор подают в последний по ходу пара выпарной аппарат с самоиспарением раствора, выходящего из первых двух по ходу пара выпарных аппаратов, в самоиспарителях при последовательном ступенчатом снижении давления, соответствующем перепаду давлений в греющих камерах последующих выпарных аппаратов, может отличаться тем, что после прохождения этих самоиспарителей осуществляют дополнительное испарение раствора в самоиспарителе при более низком давлении, а образующийся при этом пар направляют для конденсации в дополнительный конденсатор, оснащенный устройством для удаления неконденсирующихся газов, предпочтительно эжектором.In addition, the inventive method, implemented in countercurrent movement of the secondary steam and the solution, when the initial solution is fed into the last evaporator along the steam with self-evaporation of the solution leaving the first two along the steam of evaporators, in self-evaporators with a sequential stepwise pressure drop corresponding to the differential pressure in the heating chambers of subsequent evaporators, may differ in that after passing through these self-evaporators, additional evaporation of the solution in the self-evaporation is carried out at a lower pressure, and the resulting steam is sent for condensation to an additional condenser equipped with a device for removing non-condensable gases, preferably an ejector.

Как и установки, принятые за прототип, заявляемая многокорпусная выпарная установка состоит из выпарных аппаратов, содержащих патрубки для подвода и вывода концентрируемого раствора, греющие камеры и сепараторы, соединенные последовательно так, что сепаратор одного аппарата сообщен паропроводом с греющей камерой последующего, причем греющая камера первого по ходу пара выпарного аппарата подсоединена к трубопроводу свежего пара, подводимого извне, а сепаратор последнего выпарного аппарата соединен с концевым конденсатором, а также из трубопроводов исходного раствора, из трубопровода свежего пара, из трубопроводов перетока раствора между выпарными аппаратами и из трубопровода концентрированного раствора, причем трубопровод исходного раствора подсоединен к патрубку подвода раствора в первый или последний по ходу пара выпарные аппараты и, соответственно, трубопровод концентрированного раствора подсоединен к патрубку вывода раствора из последнего или из первого по ходу пара выпарных аппаратов. Согласно изобретению новым в заявляемой установке является то, что трубопровод исходного раствора подсоединен дополнительно к патрубку подвода раствора во второй или в предпоследний по ходу пара выпарные аппараты, трубопровод концентрированного раствора подсоединен дополнительно, соответственно, к патрубку вывода раствора из предпоследнего или из второго по ходу пара выпарных аппаратов, а каждый из выпарных аппаратов, к которым подсоединен трубопровод исходного раствора, соединен с остальными выпарными аппаратами трубопроводами перетока раствора, проходящими в обход каждого второго по ходу раствора выпарного аппарата.Like the plants adopted for the prototype, the inventive multi-case evaporation unit consists of evaporators containing nozzles for supplying and outputting a concentrated solution, heating chambers and separators connected in series so that the separator of one device is connected by a steam line to the subsequent heating chamber, and the heating chamber of the first along the vapor of the evaporator is connected to a fresh steam pipe supplied from the outside, and the separator of the last evaporator is connected to the end condenser, as well as pipelines of the initial solution, from the pipeline of fresh steam, from the pipelines of the overflow of the solution between the evaporators and from the pipeline of the concentrated solution, and the pipeline of the initial solution is connected to the nozzle for supplying the solution to the first or last evaporators and, respectively, the pipeline of the concentrated solution is connected to the pipe the withdrawal of the solution from the last or from the first along the pair of evaporators. According to the invention, new in the inventive installation is that the pipeline of the initial solution is additionally connected to the nozzle for supplying the solution to the second or last but one along the steam evaporators, the pipeline of the concentrated solution is additionally connected, respectively, to the pipe for removing the solution from the penultimate or second along the steam evaporators, and each of the evaporators, to which the pipeline of the initial solution is connected, is connected to the remaining evaporators by pipelines the flow of the solution, passing bypassing every second evaporator apparatus along the course of the solution.

Кроме того, заявляемая выпарная установка в варианте с прямоточным движением потоков вторичного пара и раствора, когда трубопровод исходного раствора подсоединен к патрубку подвода раствора в первый по ходу пара выпарной аппарат, может отличаться тем, что патрубок вывода концентрированного раствора предпоследнего выпарного аппарата соединен дополнительным трубопроводом перетока раствора с патрубком подвода раствора в последний выпарной аппарат.In addition, the inventive evaporator installation in the variant with direct-flow movement of the secondary steam and solution flows, when the initial solution pipeline is connected to the solution supply pipe to the first evaporator apparatus along the steam, may differ in that the outlet pipe for the concentrated solution of the penultimate evaporator is connected by an additional overflow pipeline solution with a nozzle for supplying the solution to the last evaporator.

Кроме того, заявляемая многокорпусная выпарная установка в варианте с противоточным движением потоков вторичного пара и раствора по установке, когда трубопровод исходного раствора подсоединен к патрубку подвода раствора в последний по ходу пара выпарной аппарат, снабженная самоиспарителями, последовательно соединенными трубопроводами раствора, причем первый и второй самоиспарители соединены трубопроводами раствора с патрубками вывода раствора, соответственно, из первого и второго выпарных аппаратов, а каждый из самоиспарителей сообщен паропроводом с греющей камерой одного из последующих выпарных аппаратов так, что давление в них по ходу движения раствора последовательно снижается, может отличаться тем, что самоиспаритель, сообщающийся паропроводом с греющей камерой последнего по ходу пара выпарного аппарата, соединен трубопроводом раствора с дополнительным самоиспарителем, сообщенным паропроводом с дополнительным конденсатором, оснащенным устройством для вывода неконденсирующихся газов, предпочтительно, с эжектором.In addition, the inventive multi-case evaporator installation in the version with countercurrent movement of the secondary steam and solution flows through the installation, when the pipeline of the initial solution is connected to the pipe for supplying the solution to the last evaporator, equipped with self-evaporators, series-connected solution pipelines, the first and second self-evaporators connected by pipelines of the solution to the nozzles of the output of the solution, respectively, from the first and second evaporators, and each of the self-evaporators with It is equipped with a steam line with a heating chamber of one of the subsequent evaporators so that the pressure in them in the direction of the solution progressively decreases, may differ in that the self-evaporator, which communicates with the steam chamber of the last evaporator in the direction of steam, is connected by a solution pipeline to an additional self-evaporator a steam line with an additional condenser equipped with a device for removing non-condensable gases, preferably with an ejector.

Технический результат реализации заявляемых способа концентрирования и многокорпусной выпарной установки заключается в использовании новой схемы движения раствора по последовательно соединенным выпарным аппаратам, при которой поток исходного раствора разделяют на два и направляют одновременно в два аппарата, например последний и предпоследний по ходу пара, а далее осуществляют перемежающийся через один аппарат (т.е. в обход каждого второго по ходу раствора аппарата) переток образовавшихся потоков по остальным аппаратам. Причем раствор может перетекать как прямоточно с движением вторичного пара по установке, так и противоточно движению вторичного пара. При этом в любой выпарной аппарат поступает лишь половина общего потока концентрируемого раствора, перетекающего по установке. В первый по ходу пара выпарной аппарат, обогреваемый свежим греющим паром, поступает также лишь половина этого потока и, соответственно, на подогрев раствора до температуры кипения расходуется только половина того тепла, которое расходуется в выпарных установках при реализации известных способов концентрирования, предусматривающих переток всего концентрируемого раствора в каждый из выпарных аппаратов, составляющих выпарную установку. При реализации заявляемого способа вторая половина общего потока раствора поступает во второй по ходу пара выпарной аппарат и нагрев этого раствора и выпаривание его осуществляются вторичным (отработанным - и поэтому дешевым) паром первого выпарного аппарата, а не дорогим свежим греющим паром, подаваемым извне. Более того, при использовании заявляемого способа в первом корпусе выпарной установки за счет свежего греющего пара из раствора выпаривается лишь половина воды, выпариваемой в первых корпусах известных выпарных установок при использовании известных способов концентрирования. Остальная вода выпаривается также вторичным паром первого корпуса. Таким образом, применение заявляемого способа увеличивает кратность использования свежего греющего пара и тем самым повышает экономичность процесса выпаривания и выпарных установок.The technical result of the implementation of the inventive method of concentration and multi-evaporator installation is to use a new scheme of movement of the solution through series-connected evaporators, in which the flow of the initial solution is divided into two and sent simultaneously to two devices, for example, the last and last but one along the steam, and then carry out intermittent through one device (i.e., bypassing every second along the solution of the device) flow of the formed flows through the remaining devices. Moreover, the solution can flow both straight through with the movement of the secondary steam through the installation, and countercurrently with the movement of the secondary steam. In this case, only half of the total stream of the concentrated solution flowing through the installation enters any evaporator. Only half of this stream enters the first evaporator, heated by fresh heating steam, and, accordingly, only half of the heat consumed in evaporator plants using the known concentration methods, involving the transfer of the entire concentrate, is used to heat the solution to a boiling point solution into each of the evaporators making up the evaporator. When implementing the proposed method, the second half of the total solution flow enters the second evaporation apparatus along the steam, and this solution is heated and evaporated by the second (spent - and therefore cheap) steam of the first evaporation apparatus, and not by expensive fresh heating steam supplied from the outside. Moreover, when using the proposed method in the first case of the evaporator due to fresh heating steam, only half of the water evaporated in the first buildings of known evaporator evaporators using known concentration methods is evaporated from the solution. The remaining water is also evaporated by the secondary steam of the first body. Thus, the application of the proposed method increases the frequency of use of fresh heating steam and thereby increases the efficiency of the evaporation process and evaporation plants.

Для оценки преимущества реализации заявляемых способа концентрирования и многокорпусной выпарной установки были выполнены расчеты двух вариантов промышленной шестикорпусной противоточной выпарной установки производительностью 380 т/ч выпариваемой воды при расходе исходного раствора 1090 т/ч. Первый вариант представлял собой традиционную противоточную установку, выполненную по известной схеме, принятой за прототип. Второй вариант составляла предлагаемая выпарная установка, реализующая заявляемый способ концентрирования раствора. Сопоставление результатов расчета показало, что в заявляемой выпарной установке расход свежего пара на нагрев раствора в первом выпарном аппарате составил 2,7 т/ч, а общий расход свежего пара на установку - 69 т/ч, тогда как в известной установке соответственно на нагрев раствора в первом корпусе расходуется 5,4 т/ч, а в целом на установку 86 т/ч свежего пара. Экономия пара при использовании предлагаемого способа концентрирования составляла 17 т/ч свежего пара или 19,8% от общего расхода его в известной выпарной установке. Это показывает, что применение заявляемых технических решений дает весьма существенное снижение потребления пара в процессе выпаривания.To assess the benefits of implementing the inventive method of concentration and multi-case evaporator, two versions of an industrial six-case countercurrent evaporator with a capacity of 380 t / h of evaporated water were calculated at a flow rate of the initial solution of 1090 t / h The first option was a traditional countercurrent installation, made according to the well-known scheme adopted as a prototype. The second option was the proposed evaporation plant that implements the inventive method of concentration of the solution. Comparison of the calculation results showed that in the inventive evaporator installation, the consumption of fresh steam for heating the solution in the first evaporator was 2.7 t / h, and the total consumption of fresh steam for the installation was 69 t / h, while in the known installation, respectively, for heating the solution 5.4 t / h are consumed in the first building, and in general, 86 t / h of fresh steam are installed. Saving steam when using the proposed method of concentration was 17 t / h of fresh steam or 19.8% of its total consumption in a known evaporator. This shows that the use of the claimed technical solutions gives a very significant reduction in steam consumption during the evaporation process.

Заявляемый способ и многокорпусная выпарная установка отвечают всем критериям патентоспособности. Они являются новыми, так как из уровня техники не известны технические решения с такими же совокупностями существенных отличительных признаков, о чем свидетельствует проведенный заявителями анализ научно-технической и патентной литературы. Проработка выпарной установки промышленного масштаба, в которой реализован заявляемый способ, позволяет сделать вывод об отсутствии каких-либо трудностей и препятствий для успешного использования его в промышленности с достижением ожидаемого значительного положительного результата. Это свидетельствует об соответствии предлагаемых технических решений критериям «новизна» и «существенные отличия».The inventive method and multihull evaporation installation meet all the criteria of patentability. They are new, because technical solutions with the same sets of essential distinguishing features are not known from the prior art, as evidenced by the analysis of the scientific, technical and patent literature by the applicants. The development of an industrial scale evaporator, in which the inventive method is implemented, allows us to conclude that there are no difficulties and obstacles for its successful use in industry with the achievement of the expected significant positive result. This indicates the compliance of the proposed technical solutions with the criteria of “novelty” and “significant differences”.

На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемой выпарной установки с противоточным движением пара и раствора, в которой реализован заявляемый способ концентрирования растворов. На фиг.2 приведен вариант заявляемой выпарной установки, в котором при помощи комплекта кожухотрубных подогревателей иллюстрируется максимальное использование тепла вторичного пара для нагрева раствора, поступающего на выпаривание. На фиг.3 приведена принципиальная схема заявляемой выпарной установки с прямоточным движением вторичного пара и раствора, в которой также реализуется предлагаемый новый способ концентрирования. На фиг.4 показан вариант заявляемой выпарной установки при прямоточном движении по установке пара и концентрируемого раствора, в котором концентрированный раствор из предпоследнего аппарата направляют в последний по ходу пара выпарной аппарат. На фиг.5 приведен другой вариант многокорпусной выпарной установки с противоточным движением потоков пара и раствора, оснащенной самоиспарителями раствора, в котором предусмотрен дополнительный самоиспаритель раствора, сообщающийся с дополнительным конденсатором и работающий при более низком давлении пара. На фиг.6 показана характерная графическая зависимость температурной депрессии раствора от концентрации растворенных в нем солей.Figure 1 presents a schematic diagram of the proposed evaporator with countercurrent movement of steam and solution, which implements the inventive method of concentration of solutions. Figure 2 shows a variant of the inventive evaporator, in which using a set of shell-and-tube heaters illustrates the maximum use of the heat of the secondary steam to heat the solution supplied to the evaporation. Figure 3 shows a schematic diagram of the inventive evaporator with direct-flow movement of the secondary steam and solution, which also implements the proposed new method of concentration. Figure 4 shows a variant of the inventive evaporator in a once-through movement to install steam and a concentrate solution, in which a concentrated solution from the penultimate apparatus is sent to the last evaporator apparatus along the steam. Figure 5 shows another variant of a multi-case evaporator with countercurrent movement of steam and solution flows, equipped with solution self-evaporators, in which an additional solution self-evaporator is provided, communicating with an additional condenser and operating at a lower vapor pressure. Figure 6 shows a characteristic graphical dependence of the temperature depression of the solution on the concentration of salts dissolved in it.

Таким образом, заявляемый способ концентрирования может быть реализован как при противоточном, так и при прямоточном взаимном движении пара и концентрируемого раствора. На фиг.1 приведена принципиальная схема противоточной установки, включающей шесть выпарных аппаратов (корпусов) 1-6, каждый из которых содержит греющую камеру 7, сепаратор 8, патрубок 9 для подвода и патрубок 10 для вывода раствора, патрубок 11 для вывода вторичного пара из сепаратора и патрубок 12 для подвода пара в греющую камеру. Кроме того, установка включает концевой конденсатор 13 с устройством 14 для вывода неконденсирующихся газов, трубопровод исходного раствора 15, растворные переточные трубопроводы 16, трубопровод 17 для отвода концентрированного раствора и трубопровод 18 для подвода свежего греющего пара. Выпарные аппараты соединены последовательно паропроводами 19 так, что вторичный пар одного аппарата служит греющим паром для последующею. Подводящий паровой патрубок 12 первого аппарата сообщен с трубопроводом 18 свежего пара, а патрубок 11 вывода вторичного пара последнего корпуса соединен с концевым конденсатором 13 трубопроводом 20.Thus, the inventive method of concentration can be implemented both with countercurrent and direct flow mutual movement of steam and concentrate solution. Figure 1 shows a schematic diagram of a countercurrent installation, including six evaporators (cases) 1-6, each of which contains a heating chamber 7, a separator 8, a pipe 9 for supply and a pipe 10 for outputting the solution, pipe 11 for outputting the secondary steam from a separator and a pipe 12 for supplying steam to the heating chamber. In addition, the installation includes an end condenser 13 with a device 14 for discharging non-condensable gases, a pipeline of the initial solution 15, solution transfer pipelines 16, a pipe 17 for draining the concentrated solution, and a pipe 18 for supplying fresh heating steam. Evaporators are connected in series by steam lines 19 so that the secondary steam of one apparatus serves as heating steam for the subsequent. The inlet steam pipe 12 of the first apparatus is in communication with the fresh steam pipe 18, and the secondary steam output pipe 11 of the last housing is connected to the end condenser 13 by the pipe 20.

Эта установка работает следующим образом.This setup works as follows.

Из трубопровода 15 исходный раствор через патрубок 9 подается одновременно в выпарные аппараты 5 и 6, из которых при помощи насосов частично концентрированный раствор по трубопроводам 16 перекачивается для дальнейшего концентрирования в другие аппараты: из выпарного аппарата (ВА) 6 сначала в ВА 4 (обходя ВА 5) а затем, обходя ВА 3 3, - в ВА 2, где окончательно концентрируется; из ВА 5 раствор сначала направляется в ВА 3, а затем - в ВА 1 для окончательного концентрирования. Из ВА 2 и ВА 1 концентрированный раствор через патрубки 10 с помощью насосов выводится в трубопровод концентрированного раствора 17.From the pipeline 15, the initial solution through the pipe 9 is supplied simultaneously to the evaporators 5 and 6, of which, with the help of pumps, the partially concentrated solution is pumped through pipelines 16 for further concentration to other devices: from the evaporator (VA) 6, first to VA 4 (bypassing VA 5) and then, bypassing VA 3 3, - in VA 2, where it is finally concentrated; from VA 5, the solution is first sent to VA 3, and then to VA 1 for final concentration. From VA 2 and VA 1, the concentrated solution through the nozzles 10 is discharged by pumps into the pipeline of the concentrated solution 17.

Таким образом, при использовании заявляемого способа, в отличие от известных, в первый корпус поступает лишь половина потока концентрируемого раствора, которая нагревается до температуры кипения свежим греющим паром. Кроме того, при предлагаемом способе концентрирования и в заявляемой выпарной установке в первом корпусе выпаривается половина количества воды, выпариваемого в известных установках, использующих известные способы концентрирования. При этом обеспечивается возможность, недостижимая в известных установках, уменьшить потребление свежего пара до минимума путем более полного использования тепла вторичного пара всех выпарных аппаратов при помощи системы кожухотрубных подогревателей 21, как это показано, например, на схеме, приведенной на фиг.2. Последнее обусловлено тем, что заявляемый способ позволяет создать в выпарной установке более эффективную систему регенеративного нагрева концентрируемого раствора. Выполненные, проработки и расчеты показывают, что в известных выпарных установках такая полнота и эффективность регенеративного подогрева не обеспечиваются.Thus, when using the proposed method, in contrast to the known ones, only half of the stream of the concentrated solution enters the first case, which is heated to the boiling point with fresh heating steam. In addition, with the proposed method of concentration and in the inventive evaporator in the first building, half of the amount of water evaporated in known plants using known methods of concentration is evaporated. At the same time, it is possible, unattainable in known installations, to reduce fresh steam consumption to a minimum by making better use of the heat of the secondary steam of all evaporators using a shell-and-tube heater system 21, as shown, for example, in the diagram shown in FIG. 2. The latter is due to the fact that the inventive method allows you to create in the evaporation plant a more efficient system of regenerative heating of the concentrated solution. The performed studies and calculations show that in the known evaporator plants such completeness and efficiency of regenerative heating are not provided.

На фиг.3 приведена принципиальная схема прямоточной выпарной установки, в которой также реализован заявляемый способ концентрирования, состоящей из шести выпарных аппаратов и из тех же основных элементов, что и рассмотренный ранее вариант, изображенный на фиг.1.Figure 3 shows a schematic diagram of a once-through evaporator, which also implements the inventive method of concentration, consisting of six evaporators and from the same basic elements as the previously considered option, shown in figure 1.

Эта установка работает следующим образом.This setup works as follows.

Из трубопровода 15 исходный раствор через патрубки 9 подается одновременно в ВА 1 и в ВА 2, из которых при помощи насосов частично концентрированный раствор по трубопроводам 16 перекачивается для дальнейшего концентрирования в другие аппараты: из ВА 1 сначала в ВА 3 (минуя ВА 2), а затем (минуя ВА 4) в ВА 5, где доупаривается до конечной концентрации; из ВА 2 раствор сначала направляется в ВА 4 (минуя ВА 3), а затем - в ВА 6 (минуя ВА 5), где упаривается до конечной концентрации. Из ВА 5 и ВА 6 концентрированный раствор через патрубки 10 с помощью насосов откачивается в трубопровод 17 концентрированного раствора.From the pipeline 15, the initial solution through the nozzles 9 is supplied simultaneously to VA 1 and VA 2, of which, with the help of pumps, a partially concentrated solution is pumped through pipelines 16 for further concentration to other devices: from VA 1 first to VA 3 (bypassing VA 2), and then (bypassing VA 4) in VA 5, where it is evaporated to a final concentration; from VA 2, the solution is first sent to VA 4 (bypassing VA 3), and then to VA 6 (bypassing VA 5), where it is evaporated to a final concentration. From VA 5 and VA 6, the concentrated solution through the nozzles 10 is pumped by pumps into the pipeline 17 of the concentrated solution.

Таким образом, в этой установке также в ВА 1 поступает только половина общего потока концентрируемого раствора и, следовательно, потребляется только половина потока пара, расходуемого в известных прямоточных выпарных установках. В заявляемой установке, также как и в известных, для некоторого снижения расхода свежего пара может быть использована система регенеративного подогрева раствора с использованием вторичного пара всех выпарных аппаратов, но существенное преимущество в экономии пара заявляемой установки по сравнению с известной, принятой за прототип, при этом сохраняется.Thus, in this installation, also in VA 1, only half of the total flow of the concentrate solution is supplied and, therefore, only half of the steam flow consumed in known direct-flow evaporators is consumed. In the inventive installation, as well as in the known ones, for some reduction in the consumption of fresh steam, a system of regenerative heating of the solution using the secondary steam of all evaporators can be used, but a significant advantage in saving steam of the inventive installation compared with the known adopted as a prototype, saved.

При использовании заявляемого способа концентрирования выпарная установка для его реализации может быть оснащена выпарными аппаратами различных конструкций, в частности пленочными аппаратами, например выпарными аппаратами с падающей пленкой. Характерная особенность этих аппаратов заключается в том, что стабильное пленочное течение и эффективная работа их достигаются лишь при интенсивности орошения теплообменных трубок концентрируемым раствором не ниже определенных значений. Так как интенсивность орошения теплообменных трубок уменьшается по мере движения концентрируемого раствора по выпарным аппаратам, наиболее близки к критическим значениям интенсивности орошения теплообменные трубки последнего выпарного аппарата. При малых значениях интенсивности орошения не только уменьшается скорость теплопередачи, но и повышается опасность образования отложений (накипи) растворенных веществ на поверхности теплопередачи, что снижает производительность установки. Этот процесс наиболее явно выражен в прямоточных выпарных установках, оснащенных пленочными выпарными аппаратами, когда одновременно с уменьшением расхода концентрируемого раствора при движении его от первого корпуса к последнему понижается его температура, вследствие чего повышается вязкость, что замедляет процесс пленкоформирования и обусловливает снижение скорости движения пленки раствора по поверхности теплообменных трубок в последних корпусах. В конечном итоге это уменьшает теплопередачу и стабильность пленочного течения. Для уменьшения негативного влияния перечисленных факторов в заявляемой выпарной установке концентрированный раствор из предпоследнего выпарного аппарата может быть направлен в последний выпарной аппарат, как это показано на фиг.4: из ВА 5 концентрированный раствор через патрубок 10 насосом по дополнительному трубопроводу 30 подается в ВА 6, что позволит в два раза увеличить в этом аппарате интенсивность орошения теплообменных трубок и тем самым повысить эффективность работы его даже при высоких степенях концентрирования. Общий (суммарный) поток концентрированного раствора выводится из ВА 6 в трубопровод концентрированного раствора 17.When using the proposed method of concentration, the evaporation unit for its implementation can be equipped with evaporators of various designs, in particular film devices, for example, evaporators with a falling film. A characteristic feature of these devices is that a stable film flow and their effective operation are achieved only when the intensity of irrigation of the heat exchange tubes with the concentrated solution is not lower than certain values. Since the irrigation intensity of the heat exchange tubes decreases as the concentrated solution moves through the evaporators, the heat exchange tubes of the last evaporator are closest to the critical values of the irrigation intensity. At low irrigation intensities, not only does the heat transfer rate decrease, but the risk of formation of deposits (scale) of dissolved substances on the heat transfer surface also increases, which reduces the productivity of the installation. This process is most pronounced in once-through evaporators equipped with film evaporators, when, simultaneously with a decrease in the flow rate of the concentrated solution, its temperature decreases from the first case to the last, resulting in an increase in viscosity, which slows down the process of film formation and causes a decrease in the speed of the film of the solution on the surface of heat transfer tubes in the latter buildings. Ultimately, this reduces heat transfer and film flow stability. To reduce the negative impact of these factors in the inventive evaporator, a concentrated solution from the penultimate evaporator can be sent to the last evaporator, as shown in figure 4: from VA 5, the concentrated solution through the pipe 10 by a pump through an additional pipe 30 is supplied to VA 6, which will make it possible to double the intensity of irrigation of heat exchange tubes in this apparatus and thereby increase its efficiency even at high degrees of concentration. The total (total) stream of concentrated solution is discharged from VA 6 into the pipeline of concentrated solution 17.

В известных противоточных выпарных установках с целью использования теплосодержания концентрируемого раствора, которое этот раствор приобретает, достигая первого выпарного аппарата, применяют самоиспарение его в нескольких самоиспарителях, работающих под последовательно и ступенчато снижающемся давлении, соответствующем значениям давления в греющих камерах выпарных аппаратов. Таким каскадом самоиспарителей может быть оснащена также заявляемая выпарная установка. При этом в заявляемой выпарной установке после самоиспарителя, сообщающегося с греющей камерой последнего выпарного аппарата, установлен дополнительный самоиспаритель, работающий под более низким давлением (под более глубоким вакуумом), создаваемым при помощи дополнительного конденсатора, оснащенного специальным устройством для удаления неконденсирующихся газов.In known countercurrent evaporator installations, in order to use the heat content of the concentrated solution, which this solution acquires when it reaches the first evaporator, it is self-evaporating in several self-evaporators operating under a successively and stepwise decreasing pressure corresponding to the pressure values in the heating chambers of the evaporators. The inventive evaporation unit can also be equipped with such a cascade of self-evaporators. At the same time, in the inventive evaporator installation, after the self-evaporator communicating with the heating chamber of the last evaporator, an additional self-evaporator is installed, operating under lower pressure (under a deeper vacuum) created by an additional condenser equipped with a special device for removing non-condensable gases.

Принципиальная схема такой установки приведена на фиг.5.The schematic diagram of such an installation is shown in figure 5.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Концентрированный раствор из первого выпарного аппарата шестикорпусной противоточной установки по трубопроводу 31 поступает в самоиспаритель 32 паропроводом 40, сообщающимся с греющей камерой третьего выпарного аппарата. В самоиспарителе раствор вскипает и образующийся пар отводится по трубопроводу 41. Раствор из самоиспарителя 32 совместно с концентрированным раствором из второго выпарного аппарата проходит последовательно самоиспарители 33, 34 и 35, в каждом из которых раствор вскипает и пар вскипания отводится по паропроводам 42, 43, 44, соответственно, в греющие камеры четвертого, пятого и шестого выпарных аппаратов. При этом концентрация солей в растворе увеличивается. Покидая самоиспаритель 35, концентрированный раствор попадает в дополнительный самоиспаритель 36 с более низким рабочим давлением. Этот самоиспаритель паропроводом 38 соединен с дополнительным конденсатором 39, оснащенным отдельным устройством для отвода неконденсирующихся газов, предпочтительно пароэжектором 40. Конденсатор охлаждается оборотной водой, поступающей в него по отдельному трубопроводу, снабженному регулирующим клапаном (на фиг.5 не показан).The concentrated solution from the first evaporation apparatus of the six-body countercurrent installation through a pipe 31 enters the self-evaporator 32 by a steam line 40 communicating with the heating chamber of the third evaporation apparatus. In the self-evaporator, the solution boils and the steam generated is discharged through line 41. The solution from the self-evaporator 32 together with the concentrated solution from the second evaporator passes sequentially self-evaporators 33, 34 and 35, in each of which the solution boils and the boiling steam is discharged through the steam lines 42, 43, 44 , respectively, in the heating chambers of the fourth, fifth and sixth evaporators. In this case, the concentration of salts in the solution increases. Leaving the self-evaporator 35, the concentrated solution enters the additional self-evaporator 36 with a lower working pressure. This self-evaporator is connected by a steam line 38 to an additional condenser 39 equipped with a separate device for removing non-condensable gases, preferably a steam ejector 40. The condenser is cooled by circulating water flowing into it through a separate pipe equipped with a control valve (not shown in Fig. 5).

Самоиспаритель 36 в заявляемой установке имеет два предназначения.Self-evaporator 36 in the inventive installation has two purposes.

Во-первых, как и остальные самоиспарители, он служит для выпаривания воды из раствора, т.е. для концентрирования раствора. Из этого самоиспарителя в трубопровод 17 поступает раствор при конечной концентрации солей, заданной технологическим регламентом производства.First, like the other self-evaporators, it serves to evaporate water from the solution, i.e. to concentrate the solution. From this self-evaporator, a solution enters the pipeline 17 at a final concentration of salts specified by the production technological regulations.

Во-вторых, самоиспаритель 36 служит в качестве сосуда, в котором создаются и постоянно поддерживаются условия, необходимые для непрерывного и достаточно точного измерения прибором 37 концентрации солей в растворе, отводимом из выпарной установки в качестве готового продукта. Такие точные измерения не могут быть выполнены в других аппаратах установки, предназначенных для осуществления основного технологического процесса - процесса выпаривания вследствие неизбежных колебаний кроме концентрации таких факторов, как изменение концентрации солей в исходном растворе, отложение солей на поверхностях теплопередачи выпарных аппаратов и подогревателей, внезапные изменения расхода исходного раствора, накапливание неконденсирующихся газов в греющих камерах выпарных аппаратов и других, изменяющих температуру кипения раствора и давление вторичного пара по выпарным и другим технологическим аппаратам выпарной установки, что существенно увеличивает погрешности измерений степени концентрирования раствора и, следовательно, точность регулирования и поддержания заданных значений концентрации раствора на выходе, выполняемых по результатам этих измерений. Изложенный аспект является недостатком известных выпарных установок, в том числе установок, принятых за прототип.Secondly, the self-evaporator 36 serves as a vessel in which the conditions necessary for continuous and sufficiently accurate measurement by the device 37 of the concentration of salts in the solution withdrawn from the evaporator as a finished product are created and constantly maintained. Such accurate measurements cannot be performed in other apparatuses of the installation intended for the implementation of the main technological process - the evaporation process due to unavoidable fluctuations except for the concentration of factors such as changes in the concentration of salts in the initial solution, deposition of salts on the heat transfer surfaces of evaporators and heaters, sudden changes in flow rate the initial solution, the accumulation of non-condensable gases in the heating chambers of evaporators and others that change the temperature of the bales Nij solution and the vapor pressure of evaporator and other process apparatuses evaporation plant, which significantly increases the degree of measurement error of the solution concentration and, therefore, the accuracy of regulation and maintenance of the specified concentration of the solution at the output performed by the results of these measurements. The stated aspect is a disadvantage of known evaporation plants, including installations adopted as a prototype.

Применение дополнительного самоиспарителя 36, сообщающимся с отдельным - дополнительным - конденсатором 39, имеющим регулируемую подачу воды и управляемое устройство для вывода неконденсирующихся газов, позволяет обеспечить постоянство давления пара в паровом пространстве самоиспарителя независимо от неизбежных колебаний режима работы выпарной установки и тем самым полностью устраняет факторы, препятствующие достаточно точному и достоверному измерению прибором 37 концентрации солей в растворе на выходе из установке, представляющем конечный производственный продукт.The use of an additional self-evaporator 36, which communicates with a separate - additional - condenser 39, having an adjustable water supply and a controlled device for the output of non-condensable gases, allows to ensure the constant vapor pressure in the vapor space of the self-evaporator regardless of the inevitable fluctuations in the operating mode of the evaporator installation and thereby completely eliminates the factors preventing the rather accurate and reliable measurement by the device 37 of the concentration of salts in the solution at the outlet of the installation, representing final production product.

Это достигается следующим образом. При увеличении давления в паровом пространстве самоиспарителя 36 выше заданного на конденсатор 39 посредством регулирующего клапана увеличивается расход охлаждающей воды и одновременно увеличивается расход рабочего пара на паровой эжектор 40, предназначенный для предупреждения накапливания неконденсирующихся газов в конденсаторе 39. Увеличение расхода пара на эжектор 40 осуществляется посредством регулирующего клапана на подводящем паропроводе (на фиг.5 не показан). При уменьшении давления пара в паровом пространстве самоиспарителя 36 соответственно, уменьшается поток воды на конденсатор и расход пара на эжектор 40. Применение парового эжектора в качестве устройства для предупреждения накапливания в конденсаторе неконденсирующихся газов предпочтительнее использования механических насосов, так как позволяет более удобно и плавно регулировать вывод газов изменением подачи рабочего пара.This is achieved as follows. When the pressure in the vapor space of the self-evaporator 36 is higher than the one set on the condenser 39, the flow of cooling water increases by means of a control valve and, at the same time, the flow of working steam to the steam ejector 40 increases, designed to prevent the accumulation of non-condensable gases in the condenser 39. The increase in the flow of steam to the ejector 40 is carried out by means of a control valve a valve in the inlet steam line (not shown in FIG. 5). With a decrease in steam pressure in the vapor space of the self-evaporator 36, respectively, the flow of water to the condenser and the flow of steam to the ejector 40 are reduced. The use of a steam ejector as a device to prevent the accumulation of non-condensable gases in the condenser is preferable to using mechanical pumps, as it allows more convenient and smooth regulation of the output gases by changing the supply of working steam.

Кроме того, дополнительный самоиспаритель, исключая искажающие факторы, позволяет успешно использовать для определения концентрации солей в растворе наиболее дешевый и эффективный способ, заключающийся в измерении его температурной депрессии, представляющей разность температуры кипения раствора и температуры насыщения образующегося в кипящем растворе вторичного пара. Эта разность фиксируется одним несложным измерением при использовании простого, дешевого и достаточно точного устройства. Известно, что у любого раствора при данном давлении существует одна четко определенная графическая зависимость температурной депрессии от концентрации солей в растворе, аналогичная графику зависимости для раствора NaOH, приведенному в качестве примера на фиг.6 на основании данных приложения 9 в книге: Плановский А.Н. и др. «Процессы и аппараты химической технологии». - М. Химия. 1968. Стр.817. Использование такого графика позволяет измеренное значение депрессии Δt (например, Δt=18,2 - на оси ординат - точка «а») с высокой точностью соотнести с значением концентрации солей в растворе С: проведя горизонтальный луч получить точку «б» на кривой графика, от которой, опуская вертикальный луч, найти на оси абсцисс значение концентрации солей - 32% (точка «в»). При применении несложной программной системы эти операции выполняются моментально автоматически. Найденное значение концентрации, а также фиксируемая прибором тенденция к дальнейшему изменению позволяют осуществлять управление процессом выпаривания в установке и поддерживать необходимую концентрацию выходящего из нее раствора воздействием, например, на регулирующий клапан на паропроводе свежего пара, изменяя тем самым давление (и, соответственно, расход) свежего пара, поступающего в греющую камеру первого выпарного аппарата.In addition, an additional self-evaporator, excluding distorting factors, allows one to successfully use the cheapest and most effective method for determining the concentration of salts in a solution, which consists in measuring its temperature depression, which is the difference between the boiling point of the solution and the saturation temperature of the secondary vapor formed in the boiling solution. This difference is recorded in one simple measurement using a simple, cheap and fairly accurate device. It is known that for any solution at a given pressure there is one clearly defined graphical dependence of the temperature depression on the concentration of salts in the solution, similar to the dependence graph for the NaOH solution, shown as an example in Fig. 6 based on the data of Appendix 9 in the book: A. Planovsky . and others. "Processes and apparatuses of chemical technology." - M. Chemistry. 1968. Page 817. Using this graph allows the measured value of depression Δt (for example, Δt = 18.2 - on the ordinate axis - point "a") to correlate with high accuracy with the salt concentration in solution C: by conducting a horizontal beam, get point "b" on the graph curve, from which, lowering the vertical beam, to find the salt concentration value on the abscissa axis is 32% (point "c"). When using a simple software system, these operations are performed instantly automatically. The found concentration value, as well as the tendency to further change recorded by the device, allow controlling the evaporation process in the installation and maintaining the necessary concentration of the solution emerging from it by acting, for example, on the control valve on the steam line of fresh steam, thereby changing the pressure (and, accordingly, the flow rate) fresh steam entering the heating chamber of the first evaporator.

Из изложенного следует, что заявляемые способ концентрирования и многокорпусная выпарная установка для его осуществления являются новыми техническими решениями, позволяющими получить при реализации весьма существенный положительный эффект, заключающийся в значительном уменьшении расхода свежего пара на процесс выпаривания, в уменьшении габаритов выпарных аппаратов, что особенно важно при создании оборудования с большой единичной производительностью, так как позволяет сократить затраты на его транспортировку и монтаж, в обеспечении возможности применения более дешевых, надежных и точных способов и устройств для измерения концентрации упаренного раствора, что также повышает эффективность выпарной установки и уменьшает затраты на процесс выпаривания растворов. Заявляемые технические решения могут быть реализованы в многокорпусных выпарных установках, включающих три и более выпарных аппаратов, как при прямоточном движении вторичного пара и концентрируемого раствора, что расширяет возможности их практического применения для концентрирования растворов с различными технологическими свойствами.It follows from the foregoing that the inventive method of concentration and multi-case evaporator installation for its implementation are new technical solutions that make it possible to obtain a very significant positive effect in the implementation, consisting in a significant reduction in the consumption of fresh steam in the evaporation process, in reducing the dimensions of the evaporators, which is especially important when creation of equipment with a large unit capacity, as it allows to reduce the cost of its transportation and installation, provided and the possibility of using lower-cost, reliable and accurate methods and devices for measuring the concentration of the evaporated solution, which also increases the efficiency of the evaporation plant and reduces the cost of the evaporation process solutions. The claimed technical solutions can be implemented in multi-shell evaporators, including three or more evaporators, as in the direct-flow motion of a secondary steam and a concentrated solution, which expands the possibilities of their practical application for concentrating solutions with various technological properties.

Claims (6)

1. Способ концентрирования раствора в многокорпусной выпарной установке, состоящей из выпарных аппаратов, соединенных последовательно паропроводами так, что вторичный пар одного аппарата служит греющим паром для последующего, причем в первый по ходу пара выпарной аппарат свежий пар подается извне, а вторичный пар из последнего аппарата отводится на конденсацию в концевой конденсатор, заключающийся в передаче концентрируемого раствора последовательно через выпарные аппараты, обогреваемые свежим и вторичным паром, отличающийся тем, что исходный раствор, поступающий на концентрирование, разделяют на два потока, один из которых подают в первый или в последний выпарной аппарат по ходу пара, а затем направляют в другие аппараты, последовательно минуя каждый второй по ходу раствора аппарат, другой поток раствора направляют во второй или предпоследний по ходу пара аппарат и далее, минуя каждый второй по ходу раствора аппарат, а концентрированный раствор отводят, соответственно, из последнего и предпоследнего или первого и второго по ходу пара аппаратов.1. A method of concentrating a solution in a multi-case evaporator installation consisting of evaporators connected in series by steam pipelines so that the secondary steam of one device serves as heating steam for the next, and fresh vapor is supplied to the first vapor along the vapor from the outside, and the secondary steam from the last device diverted to condensation in the end condenser, which consists in transferring the concentrated solution sequentially through evaporators heated with fresh and secondary steam, characterized in that the initial solution supplied to concentration is divided into two streams, one of which is supplied to the first or last evaporator in the course of steam, and then sent to other devices, sequentially bypassing every second apparatus in the course of the solution, the other solution stream is sent to the second or the penultimate apparatus along the steam and further, bypassing the apparatus second to each other along the solution, and the concentrated solution is removed, respectively, from the last and penultimate or the first and second along the apparatus pair. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходный раствор подают в первый по ходу пара выпарной аппарат и из предпоследнего по ходу пара выпарного аппарата раствор направляют в последний выпарной аппарат.2. The method according to claim 1, characterized in that the initial solution is fed into the first evaporator along the steam and from the penultimate along the vapor evaporator, the solution is sent to the last evaporator. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходный раствор подают в последний по ходу пара выпарной аппарат с самоиспарением раствора, выходящего из первых двух по ходу пара выпарных аппаратов, в самоиспарителях при последовательном ступенчатом снижении давления, соответствующем перепаду давлений в греющих камерах последующих выпарных аппаратов, после прохождения этих самоиспарителей осуществляют дополнительное испарение раствора в самоиспарителе при более низком давлении, а образующийся при этом пар направляют для конденсации в дополнительный конденсатор, оснащенный устройством для удаления неконденсирующихся газов, предпочтительно эжектором.3. The method according to claim 1, characterized in that the initial solution is fed into the last evaporator along the steam with self-evaporation of the solution exiting the first two along the steam evaporators, in self-evaporators with a sequential stepwise pressure decrease corresponding to the pressure drop in the heating chambers subsequent evaporators, after passing through these self-evaporators, additional evaporation of the solution in the self-evaporator is carried out at a lower pressure, and the steam formed in this case is sent for condensation in addition Tel'nykh condenser equipped with a device for the removal of noncondensable gases, preferably ejector. 4. Многокорпусная выпарная установка, состоящая из выпарных аппаратов, содержащих патрубки для подвода и вывода концентрируемого раствора, греющие камеры и сепараторы, соединенные последовательно так, что сепаратор одного аппарата соединен паропроводом с греющей камерой последующего, причем греющая камера первого по ходу пара выпарного аппарата снабжена патрубком для подвода свежего пара, а сепаратор последнего аппарата соединен паропроводом с концевым конденсатором, а также из трубопроводов исходного раствора, трубопроводов перетока раствора между выпарными аппаратами и трубопровода концентрированного раствора, в которой трубопровод исходного раствора подсоединен к патрубку подвода раствора первого или последнего по ходу пара выпарного аппарата и, соответственно, трубопровод концентрированного раствора подсоединен к патрубку вывода раствора из последнего или из первого по ходу пара выпарного аппарата, отличающаяся тем, что трубопровод исходного раствора подсоединен дополнительно к подводящему растворному патрубку второго или предпоследнего по ходу пара выпарного аппарата, трубопровод концентрированного раствора подсоединен дополнительно к патрубку вывода раствора из предпоследнего или из второго по ходу пара выпарного аппарата, а каждый из выпарных аппаратов, к которым подсоединен трубопровод исходного раствора, соединен с остальными трубопроводами перетока раствора через один выпарной аппарат.4. A multi-case evaporator installation, consisting of evaporators containing nozzles for supplying and outputting a concentrated solution, heating chambers and separators connected in series so that the separator of one device is connected by a steam line to the heating chamber of the subsequent one, and the heating chamber of the first evaporator along the steam is provided a pipe for supplying fresh steam, and the separator of the last apparatus is connected by a steam line to an end condenser, as well as from the pipelines of the initial solution, the pipelines and a solution between the evaporators and the concentrated solution pipeline, in which the initial solution pipeline is connected to the solution supply pipe of the first or last evaporator apparatus and, accordingly, the concentrated solution pipeline is connected to the solution outlet pipe from the last or the first evaporator apparatus characterized in that the pipeline of the initial solution is connected in addition to the inlet solution pipe of the second or penultimate along the steam ary apparatus, the concentrated solution conduit connected to the nozzle further solution output from the penultimate or from the second pair along the evaporator, and each of the evaporators, which is connected to the conduit starting solution, coupled with other pipes of the solution flow through one evaporator. 5. Многокорпусная выпарная установка по п.4, отличающаяся тем, что трубопровод исходного раствора подсоединен к патрубку подвода раствора в первый по ходу пара выпарной аппарат, патрубок вывода концентрированного раствора предпоследнего выпарного аппарата соединен дополнительным трубопроводом перетока раствора с патрубком подвода раствора в последний выпарной аппарат.5. The multi-case evaporator according to claim 4, characterized in that the pipeline of the initial solution is connected to the nozzle for supplying the solution to the first evaporator along the steam, the nozzle for the outlet of the concentrated solution of the penultimate evaporator is connected by an additional pipe for the flow of the solution to the nozzle for supplying the solution to the last evaporator . 6. Многокорпусная выпарная установка по п.4, отличающаяся тем, что трубопровод исходного раствора подсоединен к патрубку подвода раствора в последний по ходу пара выпарной аппарат, установка снабжена самоиспарителями, последовательно соединенными трубопроводами раствора, причем первый и второй самоиспарители соединены трубопроводами раствора с патрубками вывода раствора, соответственно, из первого и второго выпарных аппаратов, а каждый из самоиспарителей сообщен паропроводом с греющей камерой одного из последующих выпарных аппаратов так, что давление в них по ходу движения раствора последовательно снижается, при этом самоиспаритель, сообщающийся паропроводом с греющей камерой последнего по ходу пара выпарного аппарата, соединен трубопроводом раствора с дополнительным самоиспарителем, сообщенным паропроводом с дополнительным конденсатором, который оснащен устройством для вывода неконденсирующихся газов, предпочтительно эжектором. 6. The multi-case evaporator installation according to claim 4, characterized in that the pipeline of the initial solution is connected to the nozzle for supplying the solution to the last evaporator along the steam, the installation is equipped with self-evaporators, serially connected to the solution pipelines, the first and second self-evaporators being connected by solution pipelines to the outlet pipes solution, respectively, from the first and second evaporators, and each of the self-evaporators is communicated by a steam line with a heating chamber of one of the subsequent evaporators so that the pressure in them along the course of the solution progressively decreases, while the self-evaporator communicating with the steam conduit to the heating chamber of the last evaporator apparatus is connected by the solution pipeline to an additional self-evaporator communicated by the steam conduit with an additional condenser, which is equipped with a device for removing non-condensable gases, preferably an ejector.
RU2007110287/15A 2007-03-20 2007-03-20 Method of solution concentration and multicase evaporating installation for its realization RU2342967C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007110287/15A RU2342967C1 (en) 2007-03-20 2007-03-20 Method of solution concentration and multicase evaporating installation for its realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007110287/15A RU2342967C1 (en) 2007-03-20 2007-03-20 Method of solution concentration and multicase evaporating installation for its realization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007110287A RU2007110287A (en) 2008-09-27
RU2342967C1 true RU2342967C1 (en) 2009-01-10

Family

ID=39928625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007110287/15A RU2342967C1 (en) 2007-03-20 2007-03-20 Method of solution concentration and multicase evaporating installation for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2342967C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2455673C1 (en) * 2010-12-23 2012-07-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Машпром" (ЗАО НПП "Машпром") Method of control of multiple-effect evaporator with natural circulation head evaporator
CN103495286A (en) * 2013-10-24 2014-01-08 满永国 Energy-saving evaporating system without preheating or flash evaporation
CN104258585A (en) * 2014-07-31 2015-01-07 中国平煤神马集团开封兴化精细化工有限公司 Triple-effect concentration method for neutralization solution in saccharin production

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОЛАЧ Т.А., РАДУН Д.В. Выпарные станции. - М.: Машгиз, 1963, с. 148, рис.68, а-в. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2455673C1 (en) * 2010-12-23 2012-07-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Машпром" (ЗАО НПП "Машпром") Method of control of multiple-effect evaporator with natural circulation head evaporator
CN103495286A (en) * 2013-10-24 2014-01-08 满永国 Energy-saving evaporating system without preheating or flash evaporation
CN103495286B (en) * 2013-10-24 2015-03-11 满永国 Energy-saving evaporating system without preheating or flash evaporation
CN104258585A (en) * 2014-07-31 2015-01-07 中国平煤神马集团开封兴化精细化工有限公司 Triple-effect concentration method for neutralization solution in saccharin production

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007110287A (en) 2008-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102512835B (en) Multi-effect plate type rising film countercurrent evaporation concentration device and method thereof
CN204034294U (en) The board-like forced-circulation evaporator of novel triple effect
US3288686A (en) Method for multi-flash evaporation to obtain fresh water from aqueous solution
CN1724394A (en) Apparatus for heat recoverin multigrade flash desalting of sea water
RU2342967C1 (en) Method of solution concentration and multicase evaporating installation for its realization
CN106698564A (en) Sea water desalinization method by waste heat recovery
CN101786677B (en) Multiple-effect horizontal tube falling film evaporation sea water desalinating device with horizontally arranged tube bundle
CN103342397B (en) Energy-saving low-temperature multi-effect distillation sea water desalination method
RU65778U1 (en) MULTI-HOUSING EQUIPMENT
KR100733696B1 (en) Freshwater apparatus of seawater
US11465068B2 (en) Multi-stage flash (MSF) reversal system and method
CN103553164B (en) High-salt wastewater treatment system for horizontal-vertical tube falling film multiple-effect evaporation
CN206502630U (en) A kind of strong brine flash crystallization desalination system
CN110451711A (en) A kind of system and method for realizing high-salt wastewater condensing crystallizing using air air lift
CN207024682U (en) Multi-effect evaporation crystallizer
EP2229229B1 (en) Method and plant for the desalination of salt water using msf desalination units with a steam recirculation system
CN105692744B (en) A kind of medical multi-effect water distillator
CN206502631U (en) A kind of flash method sea water desalinating unit
Zhou et al. Comparative performance evaluation of LT-MEE desalination systems with three feed configurations
CN103086451A (en) Multi-effect evaporative sea water desalinating device with hybrid process
GB2413321A (en) Process and plant for multi-stage flash desalination of water
CN102115221B (en) Low-temperature multi-effect seawater desalination device capable of achieving on-line water yield adjustment
CN110639219B (en) Multi-effect evaporation process and system thereof
CN105347415A (en) External-corrugation-heat-tube falling-film low-temperature multi-effect sea water desalination evaporator
KR101567655B1 (en) TVC-MED having Non-condensible Gas Venting System

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090321